金屬礦山采礦技術與工藝的發展探討

喬德元，李之強

（西藏華泰龍礦業開發有限公司，西藏 拉薩 850200）

當前，我國金屬礦山開采方式分為兩個方面，一種是地上開采，一種是地下開采，兩者之間的比例約為1:4。地上開采與地下開采相比而言優勢較大，地上空間開闊，有利于采礦工作的開展，且安全性相對較高，而地下開采金屬礦難度大，空間范圍窄，開采環境封閉，復雜度高，若開采技術使用不合理，則會給開采工作帶來不利的影響，因此，急需優化現有開采技術和開創新的礦山開采技術，降低地下開采的難度和提高安全系數，確保采礦工作的順利開展。根據我國當前廣泛使用的幾種采礦的技術分析來看，若在適用的條件下進行合理使用，采礦的效果還較為理想，但隨環保和安全要求的不斷提高，現有技術已無法滿足相關要求。隨著科技的進一步發展，智能化、信息化、數字化的開采礦技術在金屬礦山開采中的逐步有效應用，將極大的提升采礦工作的效率，為未來金屬礦山開采工作的順利開展奠定堅實的基礎[1]。

1 金屬礦山開采工作常見問題

1.1 優質金屬礦山資源稀缺

當前，我國各類礦產資源較為豐富，且分布廣泛，然而，在金屬礦山的實際開采過程中發現，我國的優質金屬礦產資源短缺，且我國小型金屬礦山數量巨大，中型金屬礦山的占比較大，大型金屬礦山占比小、數量少，且多數礦山開發企業不愿意開采小型礦山，多愿意花資金開采中大型礦山，因為中大型礦山資源的投資回報率高，這種采富棄貧的開發方式，導致我國金屬礦山資源的嚴重浪費。

1.2 金屬礦山開采技術較落后

我國地域遼闊、地大物博，區域之間差異巨大，金屬礦產資源差異大，且針對資源開發利用的技術也各不相同，對于金屬礦山資源較多的區域，其開采技術較為先進，可以與國際上接軌，而對于金屬礦山資源較少且經濟發展較為落后的區域，其金屬礦山開采技術較為落后，開采成本高、效率低、利潤低，成為這些區域資源開發利用與技術發展的主要制約因素。

1.3 資源回收與再利用效率低

當前，我國針對開采后金屬礦的回收與再利用效率低，沒有對可再利用的礦物資源進行回收的習慣，也不重視，而國外發達國家已經有對于這些資源的回收與再利用技術的開發與創新，與發達國家相比，我國在資源回收與再利用方面還處于起始階段，差異巨大。

1.4 開采后對周邊環境影響較大

金屬礦山的的開采工作一般都會對其周邊環境造成一定程度上的影響，特別是針對地下開采工作的執行，比較容易引發地形的破壞，造成地面塌陷等情況，導致周邊環境遭到嚴重破壞，若依然執行無序、無規則的開發，導致環境被破壞和引起資源的浪費，這違背我國綠色可持續發展原則[2]。

2 常見的金屬礦山的開采工藝

2.1 空場采礦工藝

空場采礦技術這類采礦方法在我國應用最早、最廣泛，在技術上也最成熟，工藝簡單，成本低，適用于礦體圍巖自身穩固的礦體開采，采礦工作結束后，允許采空區在一定時間內有較大的暴露面積，該方法留設大量的保護礦柱，一般情況對礦柱不再進行回收利用，損失率較大，隨著礦山資源的不斷開發利用，資源儲量不斷減少，礦產品價格逐步提高，空場法損失資源太多，資源回收利用率低，在大中型礦山應用逐步減少，在一些小的礦山中仍有使用。隨著各種采礦技術的改革進步及國家對安全環保要求的控制，空場法和充填法結合的方法在大中型礦山開采中的應用占比逐步增加，有效的提高了礦產資源的利用。

2.2 崩落采礦工藝

崩落采礦法是借助自然力崩落采場頂板和兩幫圍巖充填采空區，達到控制地壓消除危險的目的，相對空場法，崩落法克服了礦柱回收是危險性大、資源浪費多的缺點，但崩落法放礦是在圍巖下進行的，損失和貧化率都比較高，適用于礦體厚大、品位低、圍巖條件較好的礦體回采，生產能力較大，采礦成本較低。隨著環保問題和安全生產的日益重視，地表不允許陷落，該采礦方法逐步被淘汰，使用比重越來越小。

2.3 充填采礦工藝

該技術在我國金屬礦山開采中也較為常見，該技術包括干式、分級尾砂膠結、全尾砂膠結、碎石水泥漿膠結等多種充填方式，這些技術是隨著我國金屬礦山資源開發和利用的技術發展上逐步發展而來的，逐步取得重大進展。當前，我國充填采礦技術水平已經與國際接軌，達到較為先進的的工藝技術水平。高水全尾砂速凝固化膠結充填、高濃度全尾砂自流輸送及泵壓輸送充填這兩種新的工藝技術代表了我國充填采礦的最新、最先進研究技術，極大的改善了我國在該技術上的研究進展，提升我國利用該技術的采礦水平，實現高效采礦、安全采礦兩不誤。

2.4 原地溶浸采礦工藝

原地溶浸采礦技術是一種較為實用的綜合性技術，該技術將選礦、采礦與冶煉工藝結合，直接從選礦到金屬成分的提取一步到位，銅、金、銀等20 余種金屬礦床均適用此技術。該技術的突出優勢是不需從地下取出礦石，因此，在其工藝過程中不會產生對環境有危害的尾砂或廢石等材料，具有較為突出的環保優勢。其工藝一步到位，縮短了金屬從開采的時間周期，投資低，經濟效益高，且使用范圍廣，有利的改善了采礦條件，節約了勞動力，并對采礦工的安全性得到有效的保證，優勢明顯。

3 金屬礦山開采技術未來的發展方向

3.1 技術專業化

未來，隨著我國科技的發展，各技術領域的研究更加趨向專業化的方向，金屬礦山的開采業不例外，金屬礦山開采技術專業化是表明在礦山開采中需要執行統一的和標準的作業流程，避免隨意開采帶來的安全隱患，為礦山開采工作的順利開展奠定良好的基礎。針對當前金屬礦山的開采，需要從當前的開采技術中發現問題，通過對問題的分析，提出解決問題的方法，使開采技術體系走向標準化之路。

3.2 開采機械大型化與智能化

隨著電子技術的發展，其在各行業得到充分的應用，開采機械逐步朝著大型化、智能化、自動化的方向發展。以前，多數開采機械設備都采用普通的挖掘機等傳統機械設備技術，傳統的機械設備效率低，現機械設備逐步被大、新機械設備替代，加上工業智能化技術的發展，其在采礦行業中也得到了很好的應用，機械智能化、自動化，極大的改善了我國采礦工作的效率。如利用局部區域遠程遙控系統、定位系統、視頻監控系統等于井下鑿巖臺車、鏟運機等大型設備，可以很好的實現開采設備的自動定位與遙控，可以安全高效實現采礦作業。機械智能化、自動化技術不斷發展，有利于清晰掌控整個開采工作的進展，有利于環境監測工作的開展，采用機器人、無人機等技術裝備，充實未來采礦機械系統的隊伍，為科學采礦、高效采礦、安全采礦與平穩采礦奠定良好的技術基礎。因此，智能化與自動化是未來采礦技術發展的主方向，我國需要加強這方面的科研力度，更好的為礦山開采工作服務。

3.3 環保化

金屬采礦工作趨向環保化，其主要是指在具體的采礦工作中，明確重視環保指標，確保采礦中的環保效益，使采礦過程對環境的影響降至最低，避免采礦完畢環境受到不可逆的破壞無法復原，資源不能實現可持續發展。采礦工作的環保化也與我國綠色經濟發展的方向相適宜，且緊密聯系，因此，未來采礦企業必定會在該方向上得到極大的重視，確保采礦工作的有序開展。

3.4 數字化

未來，大數據技術在各行業中的地位會越來越重要，利用大數據分析，可以為各項工作的開展奠定良好的基礎，而金屬礦山開采業會趨向數字化的方向，成為發展的主流。數字化技術在金屬礦山開采中的應用，有利于實現礦業行業發展信息化的方向，通過空間信息構件的信息技術體系建設，有利于開采工作的信息化發展，支撐開采工作的順利開展。數字化技術是對各種礦業資源進行數字集合，構建完整的數字信息化系統，這樣的數字信息化系統可以確保礦山的基礎信息、探測信息、最適合的采礦技術、礦石運輸技術與冶煉技術得到有效的指導，全程實現數字化管理控制，提升開采工作的完整性、一致性與控制力。

3.5 監控技術

礦山開采需要綜合分析各種因素，包括地質條件、氣候、地理位置等，因此，需要對各種因素進行監測，從監測反饋的數據來反應礦山開采的難度和適合的開采技術，目前，各種監測類儀器的開發與應用很好的解決了這些問題，包括環境探測儀、溫度監控儀、流水監控 儀、地質結構鑒定儀、地質條件分析儀等，這些設備的綜合應用，可以及時的將各種監測數據反饋給中央控制器，通過對詳細數據的處理，分析礦山開采的可能性與具體實施方案，為開采指明了方向。各類綜合設備還需要專業化的技術人才，對這些技術人才進行的培訓，提升人員綜合素質，適應多方面的工作，提升工作效率與專業度，為指導礦山開采工作奠定良好的基礎。

3.6 無廢開采技術

礦山資源浪費、地表塌陷與環境廢棄物無序排放是金屬礦山開采過程中的三大危險因素，其中環境廢棄物主要是廢石、尾礦與赤泥，采用工業生態學原理技術，開創高效開采技術，降低廢石產出，是未來金屬礦山開采的一種發展方向。該方向包括幾種新的無廢開采技術，如高濃度全尾礦填充技術，該技術可以有效完成礦山廢棄材料資源化利用，如赤泥膠結充填、自然級配廢石膠結填充等技術，這些技術能夠在一定范圍內，有效的降低的金屬礦山開采過程中的環境廢棄物的產生，避免開采過程中對環境的大肆破壞，保護環境。

3.7 深井采礦技術

當前，我國淺表金屬礦產資源被大量挖掘，呈現出逐年遞減的趨勢，因此，金屬礦物開采企業轉向深部開采的方向，深部開采的范圍是指地面以下1km 的礦山，因為范圍較深，開采的難度大，操作困難，需要極高的技術，還需要面對深部的壓力、溫度等影響因素，成為制約深井開采工作的重要條件，如何通過技術創新，開發出深井開采新技術，確保深部開采的溫度、壓力、運輸、通風等各種問題得到有效的解決，為我國深部資源的有效利用提供方向，成為未來金屬礦山開采的研究方向。

4 金屬礦山采礦技術管理

做好金屬礦山的采礦技術管理，是提升采礦效率的基礎。首先，借鑒發達國家的先進的采礦技術與經驗，制定適合企業發展的采礦工藝流程，并嚴格遵照其執行采礦工作。其次，根據開采回采比率、采礦貧化比率，制定科學的采礦計劃，合理布局，安全作業。第三，做好采礦前的各項參數的監測與數據收集工作，現場勘察的各項數據必須準確可靠，實地勘察給出結果，并根據收集的資料進行分析，制定規范的作業標準，并審核，為順利開展采礦工作奠定基礎。第四，針對開采過程中遇到的問題或條件變動，及時溝通并處理。第五，對采礦工作進行全程監管，制定科學的管理機制，確保工作按照既定的計劃執行，不打折扣。

5 結語

總之，金屬礦山的順利開采，有利于采礦行業的有序發展，對工業發展也具有積極的推動作用，通過積極開發礦山開采新技術，利用信息化、智能化技術的發展，提升礦山開采的效率，為未來礦山產業的發展奠定良好的基礎，為我國經濟的高速發展提供源源不斷的動力，助力我國金屬礦山開采技術的國際化發展。